(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の周波数帯域のための電子回路を含む第１のサブアセンブリと、
前記第１のサブアセンブリに機械的に結合され、第２の周波数帯域のための電子回路を含む第２のサブアセンブリと、
第１のサブアセンブリに隣接し、前記第１のサブアセンブリと前記第２のサブアセンブリにより共用される開口とを具備している多帯域の電子的に走査されるアレイアンテナであり、
前記第１の周波数帯域は前記第２の周波数帯域よりも高い周波数を有し、
前記第２の周波数帯域は、前記第１の周波数帯域の帯域周波数と前記第２の周波数帯域の帯域周波数との帯域周波数間の比に従ってオーバーサンプルされる、
アレイアンテナ。
【請求項２】
さらに、前記第１のサブアセンブリ又は前記第２のサブアセンブリを前記開口に結合するための帯域切換え回路を具備している請求項１記載の多帯域の電子的に走査されるアレイアンテナ。
【請求項３】
さらに、前記第１のサブアセンブリ又は前記第２のサブアセンブリを前記開口に結合するための結合回路を具備している請求項１記載の多帯域の電子的に走査されるアレイアンテナ。
【請求項４】
さらに、第３の周波数帯域のための電子回路を含む第３のサブアセンブリを具備し、前記開口は前記第１のサブアセンブリ、前記第２のサブアセンブリ、前記第３のサブアセンブリにより共用されている請求項１記載の多帯域の電子的に走査されるアレイアンテナ。
【請求項５】
前記アンテナは能動的な電子的に走査されるアレイ（ＡＥＳＡ）アンテナである請求項１記載の多帯域の電子的に走査されるアレイアンテナ。
【請求項６】
前記アンテナは受動的な電子的に走査されるアレイ（ＰＥＳＡ）アンテナである請求項１記載の多帯域の電子的に走査されるアレイアンテナ。
【請求項７】
前記第１の周波数帯域のための電子装置と、前記第２の周波数帯域のための電子装置は２以上の別々の印刷回路板上に取付けられている請求項１記載の多帯域の電子的に走査されるアレイアンテナ。
【請求項８】
前記第１及び第２の各アセンブリはサーキュレータ、コールドプレート、送信／受信チャンネル、ＲＦ−ＤＣ配電層及び結合手段を含んでいる請求項１記載の多帯域の電子的に走査されるアレイアンテナ。
【請求項９】
前記電気的な相互接続手段はスプリングピンである請求項１記載の多帯域の電子的に走査されるアレイアンテナ。
【請求項１０】
さらに、前記第２のサブアセンブリに結合されたカバーを具備している請求項１記載の多帯域の電子的に走査されるアレイアンテナ。
【請求項１１】
前記第１のサブアセンブリ又は前記第２のサブアセンブリを前記開口に結合するための前記帯域切換え回路は選択可能である請求項２記載の多帯域の電子的に走査されるアレイアンテナ。
【請求項１２】
前記第１の周波数帯域は前記第２の周波数帯域よりも高い周波数である請求項１記載の多帯域の電子的に走査されるアレイアンテナ。
【請求項１３】
第１の周波数帯域を送信及び受信するための第１の送信機／受信機回路を含む第１のサブアセンブリと、
前記第１のサブアセンブリに機械的に結合され、第２の周波数帯域を送信及び受信するための第２の送信機／受信機回路を含んでいる第２のサブアセンブリと、
前記第１のサブアセンブリに隣接し、前記第１のサブアセンブリと前記第２のサブアセンブリにより共用されている開口と、
前記第１のサブアセンブリ又は前記第２のサブアセンブリを前記開口に電気的に結合するために前記第１及び第２のサブアセンブリと前記開口との間で結合される帯域切換え回路とを具備している多帯域の電子的に走査されるアレイアンテナであり、
前記第１の周波数帯域は前記第２の周波数帯域よりも高い周波数を有し、
前記第２の周波数帯域は、前記第１の周波数帯域の帯域周波数と前記第２の周波数帯域の帯域周波数との帯域周波数間の比に従ってオーバーサンプルされる、
アレイアンテナ。
【請求項１４】
さらに前記第２のサブアセンブリに結合されたカバーを具備している請求項１記載の多帯域の電子的に走査されるアレイアンテナ。
【請求項１５】
前記帯域切換え回路は選択可能である請求項１３記載の多帯域の電子的に走査されるアレイアンテナ。
【請求項１６】
前記アンテナは能動的な電子的に走査されるアレイ（ＡＥＳＡ）アンテナである請求項１３記載の多帯域の電子的に走査されるアレイアンテナ。
【請求項１７】
前記アンテナは受動的な電子的に走査されるアレイ（ＰＥＳＡ）アンテナである請求項１３記載の多帯域の電子的に走査されるアレイアンテナ。
【請求項１８】
前記第１のサブアセンブリはさらに第１のサーキュレータを含み、前記第２のサブアセンブリはさらに第２のサーキュレータを含んでいる請求項１３記載の多帯域の電子的に走査されるアレイアンテナ。
【請求項１９】
前記第１のサブアセンブリはさらに第１の送信機／受信機スイッチを含み、前記第２のサブアセンブリはさらに第２の送信機／受信機スイッチを含んでいる請求項１３記載の多帯域の電子的に走査されるアレイアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアンテナに関し、特に多帯域アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
アンテナは電磁波を送信又は受信するトランスデューサである。アンテナは電磁波を放射及び又は受信できる導体である１以上の素子を含んでいる。これらの素子はしばしば開口と呼ばれる放射器の集合を備えた放射器と呼ばれる。送信するとき、交流電流がアンテナの端子における電圧の印加によって素子で生成され、これは素子に電磁界を放射させる。受信するとき、遠隔ソースから電磁界はアンテナの端子において対応する電圧を発生する素子中に交流の電流を誘起する。
【０００３】
図１は通常のアンテナアレイ100の図を示している。アンテナアレイ100は非金属のラドーム102に収納されている幾つかの線形アレイ104を含んでいる。ここで各線形アレイ104は相互に間隔を有して垂直に配置されており、それはアンテナアレイ100の所望の共振周波数により決定される。各線形アレイ104は外部のＲＦ電子モジュール108に含まれているその関連される無線周波数（ＲＦ）電子回路にアンテナフィード106を介して接続されている。ＲＦ電子モジュール108は電力、制御、通信接続のため接続110を介して外部システムへ接続され、物理的にラドーム102上に取付けられることができ、または遠隔に或いはアンテナアレイ100の外部に配置されることができる。
【０００４】
電子的に走査されるアレイ（ＥＳＡ）はフェーズドアレイアンテナの形式であり、それにおいてはトランシーバは多数の固体送信／受信モジュールを含んでいる。ＥＳＡでは、電磁ビームはアンテナ前面においてある角度で構造的に干渉する無線周波数エネルギを送信することにより放射される。
【０００５】
新型のレーダー、ジャマーおよび通信アンテナシステムはしばしば制約されたボリュームの割当て内で広帯域の周波数能力を必要とする。電子的に走査されるアレイ（ＥＳＡ）アンテナ設計は高密度でパックされた高い信頼性の電子装置を与えるが、ＥＳＡコンポーネントの限定は典型的に、広帯域周波数応用がハードウェア構成では多数の帯域に分解されることを必要とする。帯域幅の限定されたコンポーネントはサーキュレータ、電力増幅器またはマニホルディングを含むことができ、広帯域の区分化は典型的に多数のアンテナアセンブリの必要性を生じ、各付加的なアンテナはボリューム、重量、価格の割当てを必要とする。
【０００６】
典型的な広帯域アンテナ応用は図２に示されているように各性能周波数帯域に対して別々のアンテナアセンブリを使用するが、各付加的なアンテナは付加的なボリューム、重量、価格の割当てを必要とする。図２は通常の方法による、２つの異なる帯域のための２つのアンテナアレイアセンブリを示している。示されているように、その固有の開口を含む１つのアンテナアセンブリは帯域１用に使用され、その固有の開口を含む別のアンテナアセンブリは帯域２用に使用される。
【０００７】
本発明は共用される開口を使用して、１つのアンテナアセンブリに多帯域の電子層をパックすることによって広帯域アンテナ応用の問題に対する解決策を与える。
【発明の概要】
【０００８】
幾つかの実施形態では、本発明は多帯域の電子的に走査されるアレイアンテナである。アレイアンテナは第１の周波数帯域のための電子回路を含む第１のサブアセンブリと、第１のサブアセンブリに機械的に結合され、第２の周波数帯域のための電子回路を含む第２のサブアセンブリと、第１のサブアセンブリに隣接する開口とを含んでおり、その開口は第１のサブアセンブリと第２のサブアセンブリにより共用されている。
【０００９】
アレイアンテナはさらに帯域切換え回路、または第１のサブアセンブリ又は第２のサブアセンブリを開口に結合するための結合回路を含むことができる。アレイアンテナはまた第３の周波数帯域のための電子回路を含む第３のサブアセンブリも含むことができる。このようにして、開口はより小さく軽いアレイアンテナを提供するために第１のサブアセンブリ、第２のサブアセンブリ、第３のサブアセンブリにより共用される。
【００１０】
幾つかの実施形態では、本発明は多帯域の電子的に走査されるアレイアンテナである。このアレイアンテナは第１の周波数帯域を送信及び受信するための第１の送信機／受信機回路と、第１のサブアセンブリに機械的に結合され、第２の周波数帯域を送信及び受信するための第２の送信機／受信機回路と、第１のサブアセンブリに隣接し、第１のサブアセンブリと第２のサブアセンブリにより共用される開口と、第１のサブアセンブリ又は第２のサブアセンブリを開口に電気的に結合するため第１及び第２のサブアセンブリと開口との間で結合される帯域切換え回路とを含んでいる。随意選択的に、第１のサブアセンブリは第１のサーキュレータを含むことができ、第２のサブアセンブリは第２のサーキュレータを含むことができる。随意選択的に、第１のサブアセンブリは第１の送信機／受信機スイッチを含むことができ、第２のサブアセンブリは第２の送信機／受信機スイッチを含むことができる。
【００１１】
帯域切換え回路はユーザ選択可能であってもよい。さらにカバーが第２のサブアセンブリへ結合されることができる。アンテナアレイは能動的な電子的に走査されるアレイ（ＡＥＳＡ）アンテナ、または受動的な電子的に走査されるアレイ（ＰＥＳＡ）アンテナであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】通常のアンテナアレイを示す図である。
【図２】従来技術による２つの異なる帯域のための２つのアレイアンテナを示す図である。
【図３】本発明の実施形態による結合された多帯域アンテナアセンブリの簡単化された図である。
【図４】本発明の実施形態による共用される開口の後部の電子層の簡単化された図である。
【図５】本発明の実施形態による帯域間で切換えるための例示的な概略図である。
【図６】本発明の実施形態による帯域を結合するための例示的な概略図である。
【図７】本発明の実施形態による多帯域ＡＥＳＡアンテナの分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の詳細な説明では、本発明のある単なる例示的実施形態として示され説明されている。当業者は本発明が多くの異なる形態で実施されることを認識し、ここで説明されている実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。類似の参照符合は明細書全体を通して類似の素子を指している。
【００１４】
幾つかの実施形態では、本発明は共用される開口の後部の圧縮された深さの層に電子コンポーネントをパッケージする多帯域アンテナである。このパッケージ方法は多数のアンテナアセンブリ方式の付加的なボリューム、重量、価格なしに、共用される開口の後部の多帯域電子層を使用して広帯域の二重偏波能力を与える。この明細書で使用されている例は主にＡＥＳＡアンテナに関するものであるが、本発明は受動的な電子的に走査されるアレイ（ＰＥＳＡ）アンテナ設計等を含めた種々の異なるタイプのレーダーアンテナにも応用可能である。
【００１５】
図３は本発明のある実施形態による結合された多帯域アンテナアセンブリの簡単化された図である。帯域１の電子装置アセンブリ33と帯域２の電子装置アセンブリ35は共用開口31を共用している。この例は簡単にする目的で２つの帯域に関するが、本発明は２つの帯域に限定されず、幾つかの帯域に応用可能であり、各帯域はその固有の電子装置を有している。いずれの帯域が使用されるかに応じて、帯域スイッチ（図５）又は幾つかの実施形態では結合器（図６）がそれぞれの電子装置を共用される開口へ電気的に結合するために使用されることができる。結合器方法は同時使用を可能にする。共用される開口へ電気的に結合されると、選択された帯域は所望の周波数帯域で動作する。帯域スイッチはユーザによりまたはミッションソフトウエアにより選択可能である。幾つかの実施形態では、帯域スイッチ又は結合器はユーザにより（遠隔的に）選択可能（プログラム可能）である。
【００１６】
図４は本発明の実施形態による共用される開口の後部の電子層の簡単化された図である。示されているように開口41は帯域１（42）と帯域２（43）の電子層により共用される。アセンブリコンポーネントはスプリングピン43と44を使用して相互接続されている。スプリングピンはこの例ではコンポーネント（層）を相互接続するために使用されているが、ブラインドメイトコネクタ、ファズボタン、フレックスジャンパ、および／または他の相互接続方法のような他のタイプの接続部品がコンポーネント／層を相互接続するために使用されることができる。
【００１７】
帯域１のためのサーキュレータアセンブリ49aは共用される開口41の後部に位置されている。帯域１の送信／受信（Ｔ／Ｒ）チャンネル及び関連される電子装置46aはコールドプレート45aのようなヒートシンク層によりサーキュラアセンブリ49aから分離されている。１以上のＰＣＢ上に存在することができるＲＦ−ＤＣ配電回路48aはＴ／Ｒチャンネル46aの後部に取付けられている。帯域２のサーキュレータアセンブリ49b、Ｔ／Ｒチャンネル46b、ＲＦ−ＤＣ分配回路48bは類似の方法で帯域１のアセンブリの後部に取付けられている。
【００１８】
使用されている帯域がより多く存在するならば、それらのそれぞれのアセンブリは帯域２アセンブリの後部に類似の方法で取り付けられることができる。３以上の帯域の場合、帯域スイッチまたは結合器は、それぞれの共用される開口41までの選択された帯域へ接続するための多数の帯域のうちから選択する。ある実施形態では、本発明のアンテナアレイは二重偏波能力を与える。
【００１９】
図５は、本発明の実施形態による帯域間で切換えるための例示的な概略図である。示されているように、帯域スイッチ53a、53b、53c、53dは選択された帯域の電子装置を素子54へ電気的に結合するために帯域１と帯域２の電子装置間で切り換える。この例では、この例示的な形態では２つの周波数帯域の４：１の比が存在するので、４つの帯域スイッチ（53a、53b、53c、53d）が示されている。この例では、各帯域２のチャンネルは４つの個々の素子54へ供給するため４対１の出力分割器55を通過する。しかしながら各帯域１のチャンネルは１つの素子だけを供給する。即ち開口素子の間隔はより高い周波数（帯域１）により設定され、帯域２は帯域周波数間の比にしたがってオーバーサンプルされる。この方法では、帯域１または帯域２の電子装置が選択され、所定の時間に素子54へ結合される。
【００２０】
図６は本発明の実施形態による帯域を結合するための例示的な概略図である。示されているように、結合器63a、63b、63c、63dは各帯域の電子装置を素子64へ電気的に結合するために帯域１と帯域２を結合する。この例では、各帯域２のチャンネルは４つの個々の素子64へ供給するために４対１の出力分割器65を通過する。しかしながら各帯域１のチャンネルは１つの素子を供給する。この方法では、帯域１または帯域２の電子装置の両者は同時に素子64へ結合されることが可能である。
【００２１】
図７は本発明の実施形態による多帯域ＡＥＳＡアンテナの展開図である。示されているように、帯域１と帯域２はそれぞれの電子装置を含む異なるアセンブリを有する。これはこれらが組み立てられる前又は後に個々の帯域のテストを容易にする。バックカバーはＲＦ入力／出力とＤＣ／論理入力／出力を含んでいる。個々のアセンブリは螺子、スプリングピンおよび／または任意の適切な結合手段により共に結合される。図７の実施形態はディスクリートなコンポーネント、コールドプレート、ＰＣＢを示している。本発明の他の実施形態は１又は多数のＰＣＢアセンブリにパッケージされる電子装置を有することができる。
【００２２】
結果的な結合された本発明の帯域のアンテナアセンブリは、パッケージするボリュームの減少、重量の減少、深さを問題とする応用では最大化された開口域の利点を与える。本発明の多帯域アンテナはさらに二重偏波能力を与え、深さを問題とする応用では低周波数サーキュレータ構成を可能にし、部品及び製造価格を減少する。
【００２３】
本発明の広い技術的範囲を逸脱せずに、変形が前述の本発明で説明されたもの及び他の実施形態に対して行われることができることが当業者により認識されよう。それ故、本発明は開示した特定の実施形態または構成に限定されるものではなく、請求項により規定されている本発明の技術的難易内で任意の変更、適合または変形を含むように意図されていることが理解されよう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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